Dopo aver studiato fisica a Jena e Berlino, si addottorò in fisica e lavorò come direttore dei progetti del settore strumenti astronomi nella ditta Carl Zeiss a Oberkochen. Contemporaneamente si occupò di paleontologia. Nel 1991 lasciò il suo lavoro per dedicarsi interamente ai fossili.
Schlegelmilch è in particolare conosciuto per alcuni studi standard sugli Ammoniti della Germania meridionale.
Nel 1973 curò il 44º convegno annuale della società internazionale di paleontologia ad Aalen.
Per i suoi risultati nella paleontologia ottenne nel 1986 la medaglia Zittel e nel 2006 la croce al merito della repubblica federale tedesca.
Scritti Die Ammoniten des süddeutschen Malms. G. Fischer, Stuttgart 1994. Die Ammoniten des süddeutschen Lias. G. Fischer, Stuttgart 1976. Die Ammoniten des süddeutschen Doggers. G. Fischer, 1985. Die Belemniten des süddeutschen Jura. G. Fischer, 1998.